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晶粒度是指晶粒大小的量度。通常使用長(zhǎng)度、面積、體積或平均晶粒度級(jí)別來(lái)表示不同方法評(píng)定或測(cè)定的晶粒大小，而使用晶粒度級(jí)別數(shù)表示的晶粒度與測(cè)量方式和計(jì)量單位無(wú)關(guān)。一般情況下晶粒越細(xì)小力學(xué)性能也很好，因?yàn)榫ЯＴ叫。Ы缭蕉?。晶界處的晶體排列順序是嫉妒不規(guī)則的，晶面犬牙交錯(cuò)，相互咬合，因而加強(qiáng)了金屬間的結(jié)合力。 一般來(lái)說(shuō)，晶粒越細(xì)小，金屬材料的強(qiáng)度和硬度越高，塑性和韌性也越好，通常情況下，材料晶粒越細(xì)越好。但有些情況下，反而晶粒越粗大越好。材料的晶粒度很大程度的影響著材料的力學(xué)性能，在實(shí)際生產(chǎn)中可以通過(guò)熱處理等方法改變晶粒度從而改變金屬材料的性能。

1、金屬平均晶粒度測(cè)定方法

1.1取樣

測(cè)定晶粒度用的試樣應(yīng)在交貨狀態(tài)材料上切取。試樣的數(shù)量及取樣部位按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件規(guī)定。必要時(shí)，有代表性的表面應(yīng)該與客戶協(xié)商確定，標(biāo)明在圖上或用適當(dāng)?shù)臉?biāo)記標(biāo)明在樣品上。切割時(shí)，鍍層及基體應(yīng)保證其原有完整性，避免測(cè)試部位及導(dǎo)致樣品受到損傷。

1.1.2 切取試樣應(yīng)避開(kāi)剪切、加熱影響的區(qū)域。不能使用有改變晶粒結(jié)構(gòu)的方法切取試樣。

1.1.2 晶粒度的試樣不允許重復(fù)熱處理。

1.1.3 滲碳層處理用的鋼材試樣應(yīng)去除脫碳層和氧化層。

1.2 研磨、拋光

研磨應(yīng)依次用180#、800#、1200#、2400#砂紙研磨樣品直到磨至檢測(cè)位置。研磨通常使用的轉(zhuǎn)速為200~300rpm，在進(jìn)行不同目數(shù)砂紙研磨時(shí)樣品應(yīng)旋轉(zhuǎn)90度，將上一道的粗磨痕完全去除掉。拋光依次用6 μm、3μm、0.05um拋光盤以及對(duì)應(yīng)的拋光液進(jìn)行拋光。

1.3 浸蝕

為使晶粒顯現(xiàn)出來(lái)，需用適當(dāng)?shù)母g液浸蝕。有些材料的晶界難以清晰的顯現(xiàn)出來(lái)，需反復(fù)拋光反復(fù)腐蝕。如圖1所示為本人做過(guò)的一種刀頭產(chǎn)品，材料為20CrNiMo，腐蝕液為煮沸的飽和苦味酸溶液，經(jīng)過(guò)十幾次的反復(fù)腐蝕反復(fù)拋光，才讓其晶界顯示出來(lái)，在飽和的苦味酸溶液中需加入1-2ml洗潔精，洗潔精在這里起到了緩沖劑的作用，有利于晶界的顯示。反復(fù)拋光的過(guò)程中需采用軟，滑的拋光布，以免破壞晶界,并需反復(fù)在顯微鏡下進(jìn)行觀察。

1.4晶粒度測(cè)定方法

1.4.1 比較法

比較法不需計(jì)算晶粒、截點(diǎn)和截距。與標(biāo)準(zhǔn)系列評(píng)級(jí)圖進(jìn)行比較，評(píng)級(jí)圖為標(biāo)準(zhǔn)掛圖或目鏡插片。用比較法評(píng)估晶粒度時(shí)一般存在一定的偏差(±0.5級(jí))。評(píng)估值的重現(xiàn)性與再現(xiàn)性通常為±1級(jí)。比較法適用于評(píng)定具有等軸晶粒的再結(jié)晶材料或鑄態(tài)材料。

1.4.2 面積法

面積法是計(jì)算已知面積內(nèi)晶粒個(gè)數(shù)，利用單位面積晶粒數(shù)來(lái)確定晶粒度級(jí)別數(shù)G，該方法通過(guò)合理計(jì)數(shù)可實(shí)現(xiàn)±0.25級(jí)的精確度。面積法的測(cè)定結(jié)果是無(wú)偏差的，重現(xiàn)性小于±0.5級(jí)。

面積法在顯微圖片或毛玻璃屏幕上顯示的金相圖片上刻畫一個(gè)已知面積的圓或矩形(一般5000mm2的面積比較方便計(jì)算)，選擇一個(gè)至少能截獲50個(gè)晶粒的放大倍數(shù)。圖像調(diào)好焦后，計(jì)算落在給定面積內(nèi)的晶粒個(gè)數(shù)。在使用選定的放大倍數(shù)下，給定面積內(nèi)的晶粒個(gè)數(shù)包括完全落在給定面積內(nèi)的晶粒個(gè)數(shù)和與給定面積圖形相交截的晶粒個(gè)數(shù)的二分之一，將總晶粒個(gè)數(shù)乘以JEFFRIES乘數(shù)f，乘積就是每平方毫米面積內(nèi)的晶粒數(shù)，計(jì)算3個(gè)區(qū)域的平均值。

2、影響金屬平均晶粒度的因素

在生產(chǎn)工藝中經(jīng)常為了得到更好的晶粒組織會(huì)加入合金元，采取一些如熱處理等方法來(lái)改善晶粒的大小，從而改變金屬平均晶粒度的值。例如,鋁中加人少量錳可顯著提高鋁的晶粒大小,但加人鋅和銅時(shí),加入量即使較大,影響也較微弱.這與錳生成阻礙晶界遷移的彌散質(zhì)點(diǎn)MnA1有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)晶粒都會(huì)隨退火溫度的增高而粗化,這是因?yàn)閷?shí)際退火時(shí)都已發(fā)展到晶粒長(zhǎng)大階段,這種粗化實(shí)質(zhì)上是晶粒長(zhǎng)大的結(jié)果.退火溫度愈高,再結(jié)晶完成所需時(shí)間愈短,在相同保溫時(shí)間下,晶粒長(zhǎng)大時(shí)間更長(zhǎng),高溫下晶粒長(zhǎng)大速率也愈快,因而最終得到粗大的晶粒。 回火的時(shí)間也會(huì)很大程度上影響金屬晶粒的大小，一般來(lái)說(shuō)回火時(shí)間不宜太長(zhǎng)，如圖3，圖4所示為本人在測(cè)試中接觸的一種牌號(hào)為SUS436L的鐵素體不銹鋼，圖3位850℃ 回火3秒的晶粒圖，圖4為850℃ 回火10秒的晶粒圖。很明顯回火時(shí)間為10秒的組織晶粒更加粗大。

3、總結(jié)

金屬平均晶粒度測(cè)試在生產(chǎn)生活中具有重要意義，也是檢驗(yàn)金屬材料力學(xué)性能的理論支撐。通過(guò)金屬平均晶粒度的測(cè)定也可以較為準(zhǔn)確的判斷生產(chǎn)中的熱處理工藝，強(qiáng)化效果是否達(dá)到理想效果。在平時(shí)測(cè)試中，我們需認(rèn)真學(xué)習(xí)晶粒度測(cè)試的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，改善測(cè)試方法，減小誤差，理論與實(shí)踐相結(jié)合，要經(jīng)常將測(cè)試結(jié)果與理論和生產(chǎn)相聯(lián)系，做到測(cè)試高效、準(zhǔn)確。